1.2 飞机大气环境的一般介绍
飞机的飞行环境
对流层 平流层（同温层） 中间层 电离层（暖层） 散逸层
大气层的结构及特点
国际标准大气
国际标准规定，以海平面的高度为零。在海平面，
空15 ℃
声速：341 m/s 空气密度：1.225Kg /㎡
飞行高度的确定
一、场压高度(QFE)
二、海平面气压高度（QNH）
三、标准气压高度（ISA）
大气与飞行安全
影响飞行安全的航空气象因素：
1、风（地面风、高空风） 2、温度 3、大气压力和空气密度
4、乱流
5、低空风切变
第一节 飞机的飞行环境
一、空气的基本性质 二、大气飞行环境 三、国际标准大气 四、飞行高度的确定 五、大气与飞行安全
空气的基本性质
空气是由不同 成分的气体分 子所组成。它 们以不同的运 动速度向不同 方向运动，并 且互相碰撞， 因此它们的动 能以热能和压 力的形式表现 出来。
大气飞行环境
按大气温度随高度分布的特征， 可把大气分成：
第2章 飞行环境及飞行原理
第二章飞行环境及飞行原理2 . 1 飞行环境飞行环境对飞行器的结构、材料、机载设备和飞行性能都有着非常重要的影响。
只有了解和掌握了飞行环境的变化规律，并设法克服或减少飞行环境对飞行器的影响，才能保证飞行器准确可靠的飞行。
飞行环境包括大气飞行环境和空间飞行环境。
2.1.1 大气环境大气是地球周围的一层气态物，包围地球的大气层是航空器惟一的飞行环境。
大气在地球引力作用下聚集在地球周围，大气层总质量的90％集中在离地球表面15 km高度以内，总质量的99．9％集中在地球表面50km高度以内。
在2000 km高度以上，大气极其稀薄，并逐渐向行星际空间过渡。
大气层没有明显的上限，它的各种特性沿铅垂方向上变化很大，例如空气压强和密度都随高度增加而降低，而温度则随高度变化有很大差异。
在离地球表面10 km高度，压强约为海平面压强的1／4，空气密度只相当于海平面空气密度的1／3。
根据大气中温度随高度的变化，可将大气层划分为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层5个层次，大气层分布如图2-1所示。
1. 对流层大气中最低的一层为对流层，其气温随高度增加而逐渐降低。
对流层的上界随地球纬度、季节的不同而变化。
就纬度而言，对流层上界在赤道地区平均为16— 18 km；在中纬度地区平均为9～12km；在南北极地区平均为7～8km。
对流层的主要气象特点为：气温随高度升高而降低；风向、风速经常变化；空气上下对流激烈；有云、雨、雾、雪等天气现象。
对流层是天气变化最复杂的一层，飞行中所遇到的各种天气变化几乎都出现在这一层中。
图2-1 大气层分布2. 平流层平流层位于对流层的上面，其顶界约为50km。
在平流层大气主要是水平方向的流动，没有上下对流。
随着高度的增加，起初气温基本保持不变(约为216 K)；到20～32km以上，气温升高较快，到了平流层顶界，气温升至270～290 K。
平流层的这种气温分布特征同它受地面影响较小和存在大量臭氧有关。
民航运输地理
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不同机型飞机起降的最大风速允许值
机型︱风向与跑 Y-5 道的夹脚
Y-7，AN-24 B757，MD82
依靠惯性而绕地球飞行。
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各类飞机的活动范围
（1）民航飞机：对流层和平流层，从地面算起到约 18000米高度之内。
（2）没有增压的飞机和小型的喷气飞机：7000以下 的对流层。
（3）大型和高速的喷气客机（有座舱环境控制系 统）：在7000~13000米的对流层顶部和平流层。原因— —在这个高度，没有垂直方向的气流，飞机飞得平稳，而 且由于空气稀薄，飞行阻力小，因而飞机可以以较高的速 度飞行， 节约燃油，经济性能好。
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? 2.积雨云（Cb）：积雨云对飞行的影响最为严重。云 中能见度极为恶劣，飞机积冰强烈；在云中或云区都 会遇到强烈的颠簸、雷电的袭击和干扰；暴雨、冰雹、 狂风都可能危及飞行安全。因此，禁止在积雨云中或 积雨云区飞行。
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? 3.层积云（Sc）：云中飞行一般平稳，有时有轻颠， 可产生轻度到中度积冰。
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2、平流层
又名：同温层 特点：只有水平方向的风——由 地球自转而产生的。
3、中间层
位置：从平流层顶到约85千米高 度的大气层。
特点：气温随高度升高而迅速降 低，每上升1千米大约下降3.5°，到 层顶可降至-83°以下，有利于对流 运动，有高空对流层之称。
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4、电离层 又名：暖层，从中间层到电离层顶的大气层。 特点：（ 1）温度随高度的增加迅速升高； （2）具有反射无限电波的能力，对无线电线有着重要作用。
航空气象基本理论
机载气象雷达：
基本工作方式：
准备方式（STBY）
自检方式（TEST）
气象方式（WX）
湍流方式（TURB）
轮廓方式（CYC）
地图方式（MAP）
五级彩色方案：
反射系数
图像
降雨率
等级
颜色
mm/h
in/h
Z1
黑
<0.76
<0.03
Z2
绿
0.76-3.81
0.03-0.15
饱和水汽压的大小仅与气温有关。气温越高，饱和水汽压越大。
相对湿度的大小直接反应了空气距离饱和状态的程度。（空气的潮湿程度）
相对湿度大小取决于两个因素：
一是空气中的水汽含量，水汽含量越高，水汽压越大，相相对湿度越大。
二是温度，温度升高，饱和水汽压增大，相对湿度减小。
相对湿度的大小直接反应了空气距离饱和状态的程度。
温度露点差减小速率0.8度／１００米
三大要素（气温、气压和空气湿度）变化对仪表的影响：
对空速表的影响：
实际大气密度>标准时，表速>真空速；
气温偏低时，空速表示度容易偏高；
对高度表的影响：
实际气压<标准时，高度表示度>实际高度；
实际温度<标准时，高度表示度>实际高度；
2.5风
水平风的形成：
水平气压梯度力
Z3
黄
3．81-12.7
0.15-0.5
Z4
红
12.7-50.8
0.5-2.0
Z5
紫
>50.8
>2.0
湍流
紫
或品红色
绛红色
卫星云图
2.1 飞行环境概述
2.1 飞行环境概述2.1.1 大气飞行环境飞行器在大气层内飞行时所处的环境条件，称为大气飞行环境。
包围地球的空气层(即大气)是航空器的唯一飞行活动环境，也是导弹和航天器的重要飞行环境。
大气层无明显的上限，它的各种特性在铅垂方向上的差异非常明显。
例如空气密度和压强随高度增加而很快减小。
在10km高度，空气密度只相当于海平面的1/3，压强约为海平面的1/4；在100km高度，空气密度只有海平面的0.00004%（百万分之零点四），压强只有海平面的0.00003%（百万分之零点三）。
以大气中温度随高度的分布为主要依据，可将大气层划分为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层(外大气层)等5个层次。
航空器的飞行环境是对流层和平流层。
大气层对飞行有很大影响，恶劣的天气条件会危及飞行安全，大气属性(温度、压力、湿度、风向、风速等)对飞机飞行性能和飞行航迹也会产生不同程度的影响。
对流层对流层是地球大气中最低的一层。
对流层中气温随高度增加而降低，空气的对流运动极为明显，空气温度和湿度的水平分布也很不均匀。
对流层的厚度随纬度和季节变化，一般低纬度地区平均为16～18km，中纬度地区平均为10～12km，高纬度地区平均为8～9km。
就季节而言，中国绝大部分地区一般都是夏季对流层厚，冬季对流层薄。
对流层集中了全部大气约四分之三的质量和几乎全部的水汽，是天气变化最复杂的层次，也是对飞行影响最重要的层次。
飞行中所遇到的各种重要天气现象几乎都出现在这一层中，如雷暴、浓雾、低云幕、雨、雪、大气湍流、风切变等。
平流层平流层位于对流层之上，顶界伸展到约50～55km。
在平流层内，随着高度的增加气温最初保持不变或微有上升，到25～30km以上气温升高较快，到了平流层顶气温约升至270～290K。
平流层的这种气温分布特征同它受地面影响小和存在大量臭氧(臭氧能直接吸收太阳辐射)有关。
这一层过去常被称为同温层，实际上指的是平流层的下部。
在平流层中，空气的垂直运动远比对流层弱，水汽和尘粒含量也较少，因而气流比较平缓，能见度较佳。
大气飞行环境
大气飞行环境大气飞行环境飞行器在大气层内飞行所处的环境条件。
包围地球的空气层（大气）是飞行器的唯一飞行活动环境，也是导弹和航天器的重要飞行环境。
大气层无明显的上限，它的各种特性在铅垂方向上的差异非常明显，例如空气密度随高度增加而很快趋于稀薄。
以大气层中温度随高度的分布为主要依据，可将大气层划分为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层（外大气层）等５个层次（图１３）。
航空器的方向环境是对流层和平流层。
?大气层对飞行有很大影响，?恶劣的天气条件会危及飞行安全。
大气属性（温度、压力、湿度、风向、风速等）对飞机飞行特性和飞行航迹也会产生不同程度的影响。
对流层：大气大气中最低的一层。
对流层中气温随高度增加而降低，空气的对流运动极为明显，空气温度和湿度的水平分布也很不均匀。
对流层的厚度随纬度和季节变化，一般低纬度地区平均为１６～１８公里，中纬度地区平均为１０～１２公里，高纬度地区平均为８～９公里。
我国绝大部分地区都是夏季对流层厚，冬季对流层薄。
对流层中集中了全部地区四分之三的质量和几乎全部水汽，是天气变化最复杂的层次，也是对飞行影响最重要的层次。
飞行中所遇到的各种重要天气现象几乎度出现在这一层中，如雷暴、浓雾、低云雾、雨、雪、大气湍流、风切变等。
低速飞行的飞机一般在这一层中飞行。
平流层：位于对流层之上，顶界伸展的约５０～５５公里。
在平流层内，随高度的增加气温最初保持不变，或略有上升，到２０～３０公里以上气温升高较快，到平流层顶层气温约升至２７０～２９０Ｋ。
这一层过去常被称作同温层，实际指的是平流层的下部。
在平流层中空气的垂直运动远比对流层弱，水汽和尘粒含量也较少，因而气流比较平缓、能见度佳。
现代喷气旅客机和歼击机、轰炸机等一般都在平流层作巡航飞行。
但平流层中空气稀薄，飞行器的稳定性和操纵性恶化，这又是不利的一面。
在平流层飞行的飞机，必须使用气密增压座舱。
中间层：从平流层顶延伸到大约８０～８５公里高度。
这一层的特点是：气温随高度增加而下降，空气有相当剧烈的垂直运动，顶部气温可低至１６０～１９０Ｋ。
飞行原理_1.2绪论-飞机和大气的一般介绍(2)
空气的湿度越大，空气的密度越小。
1.2.4 国际标准大气
所谓国际标准大气(International Standard
Atmosphere)，简称ISA，就是人为地规定一个不变 的大气环境，作为计算和试验飞机的统一标准。
●国际标准大气参数
海平面高度为0，气温为288.15K、15C或59F。 海平面气压为1013.2mBar(毫巴)或1013.2hPa(百帕) 或29.92inHg(英寸汞柱)。 对流层顶高度为11km或 36089ft，对流层内标准温度 递减率为，每增加1000m温 度递减6.5C，或每增加 1000ft温度递减2C。从 11km到20km之间的平流层 底部气体温度为常值。
●国际标准大气表
●ISA偏差
ISA偏差是指：某处实际温度与ISA标准温度的差值。 例1.1：已知某机场场温20C，机场压力高度2000英尺。求：机场高 度处ISA偏差。 解： 在压力高度为2000英尺的机场处，ISA标准温度应为：T标准=15C （2C/1000ft）2000ft=11C， 而实际温度为：T实际=20C， 所以，ISA偏差即温度差为：ISA偏差= T实际T标准 =20C11C=9C，
第一章
飞机和大气的一般介绍
本章主要内容
1.1 飞机的一般介绍 1.2 飞机大气环境的一般介绍
第一章 第 2 页
1.2 飞机大气环境的一般介绍
电离层 中间层 平流层 对流层
飞机是在大气的海洋里航行的飞行器。飞机的空气 动力、发动机工作状态都与大气密切相关。
1.2.1 大气的组成
大气主要有三种成分： 纯干空气、水蒸气以及尘埃 颗粒。纯干空气含有78%的 氮气和21%的氧气，余下的 1%由各种其他气体组成。
压高度表小窗内的气压设定为29.92inHg或1013.2mbar， 高度表表示的值即为标准气压高度（标准海压）。性能图 表上的高度一般为标准海压高度。
民航运输地理
4.层云（St）：云中飞行平稳，冬季可有积冰；由 于云的高度低，云下能见度也很恶劣，严重影响 起飞着陆。
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5.雨层云（Ns）：云中飞行平稳，但能见度恶劣， 长时间云中飞行可产生中度到强度的积冰。暖季 云中可能隐藏着积雨云，会给飞行安全带来严重 危险。
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0
15米︱秒
25米秒
25米秒
45
8米秒
18米秒
18米秒
90
6米秒
12米形杀手） 定义：指600米以下的空中，风向或风速变化都
十分明显的风。 威胁：在近进着陆过程中，对飞机的安全威胁尤为
严重。 分类：1.垂直风切变（最危险）。 2.水平风切变 影响：1. 力的平衡遭到破坏，改变航迹和飞机姿态。 2. 空速发生改变，使升力发生变化；
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课后练习
2.降水
定义：指液体或固态水从云中降到地面的现象。降 水分水平降水和垂直降水两种。水平降水有霜，露， 雾。垂直降水有雨，雪，冰雹等
影响：1.降低能见度； 2. 附着于飞机和地表；迅速结冰； 3.恶化飞机的空气动力，使升力减小，阻力增
大； 4.地面摩擦力变小，操纵困难等。
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降小中大 小中大 水雨雨雨 雪雪雪
射雾）。 世界全年平均气温14.3@ 气温的垂直变化 1000米降6.5度 航班在7000米以上高空行航一般机外温度在零下30
都以上。 2.气压对飞行的影响 气压主要与高度温度有关系。在同一高度温度与气
压成反比。 气压与高度成反比。 气压是确定飞行高度的主要因素。
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（4）超音速飞机和一些高速军用飞机：高度可达 13500~18000米。
飞机飞行环境与飞行原理介绍课件
飞行控制
01
飞行控制原理：通过调整飞机的迎角、速度和高度来实现飞行控制
02
飞行控制方式：手动控制、自动驾驶和混合控制
03
飞行控制设备：操纵杆、方向舵、升降舵和油门等
04
飞行控制技术：现代飞行控制技术包括电传操纵、主动控制和智能控制等
动力系统
01
发动机：提供飞机飞行的动力来源
02
螺旋桨：将发动机的动力转化为推力
03
喷气发动机：通过燃烧燃料产生高速 气体，推动飞机前进
04
涡轮风扇发动机：结合喷气发动机和 螺旋桨的优点，提高燃油效率和推力
3
飞行安全
飞行事故类型
机械故障：飞机部 件损坏或故障导致
事故
操作失误：飞行员 操作失误或违反规
定导致事故
娱乐服务：提供电影、音乐、游 戏等娱乐项目，丰富乘客旅程
安全服务：提供安全须知、紧急 情况处理等安全保障服务
特殊服务：提供无障碍服务、儿 童服务等特殊需求服务
谢谢
温度：影响飞机的飞 行性能和燃油消耗
04
湿度：影响飞机的结 冰和雷暴风险
05
气压：影响飞机的飞 行高度和飞行速度
06
降水：影响飞机的能 见度和飞行安全
空中交通管制
空中交通管制的定义：对飞行器在空中的运行进行组 织和控制，确保飞行安全、有序和高效
空中交通管制的目的：防止飞行器在空中发生碰撞和 冲突，保障飞行安全
恶劣天气：恶劣天 气导致飞机无法正
常飞行或坠毁
空中碰撞：飞机在 空中与其他飞机或 物体相撞导致事故
安全措施
定期检查和维护飞机 遵守飞行规则和程序 飞行员培训和资质认证 紧急情况下的应对措施和程序 飞行数据记录和分析 安全监管和审查制度
飞行原理简介第一章 飞机和大气一般介绍
5．翼型的影响 相对厚度： 翼型的最大厚度(c)占翼弦(b)的百分比，称作相对厚度(C-)，
表示翼型的厚薄程度。 公式：s-=c/b×100% 中弧线弯度：翼型中线与冀弦之间的最大距离(f)占翼弦(b)
的百分比，叫做中弧 线相对弯度(f-)，表示翼型的弯曲程度。 公式：f-=f/b×100% 在一定范围内，翼型的相对厚度、中弧线弯度越大，机翼
2021/4/24
阻力的产生 空气动力沿气流方向的分力阻碍飞机
在空气中前进的力称为阻力，机翼的阻力 包括压差阻力、摩擦阻力和诱导阻力。
2021/4/24
1．压差阻力 相对气流流过机翼时，机翼前缘的气流受阻，流速减慢，
压力增大；而机翼后缘气流分离，形成涡流区，压力减小。 这样，机翼前后产生压力差形成阻力。这个阻力称为 压 差阻力。 这点可以作如下理解：高速行驶的汽车后面时常扬起尘土， 就是由于车后涡流区的空气压力小，吸起灰尘的缘故。 2．摩擦阻力 在飞行中，空气贴着飞机表面流过，由于空气具有粘性， 与飞机表面发生摩擦，产 生了阻止飞机前进的摩擦阻力。
后缘重新汇合向后流去。因机翼表面突起的影响，上表面
流线密集，流管细，其气流流速快、压力小；而下表面流
线较稀疏，流管粗， 其气流流速慢，压力较大。因此，
产生了上下压力差。这个压力差就是空气动力(R)， 它垂
直流速方向的分力就是升力(Y)。升力维持飞机在空中飞 行。
机翼升力的着力点，即升力作用线与翼弦的交点叫压
2、飞机的方向安定性：
指飞机受到扰动使方向平衡遭到破坏，扰 动消失后，飞机又趋向于恢复原来的方向 平衡
状态。飞机的方向安定力矩是在侧滑中产 生的。飞机的侧滑是指飞机的运动方向同 收音机的
对称面不平衡，相对气流是侧前方（左、 右侧）流向飞机的飞行状态。飞机主要依 靠垂直尾
航空航天技术概论第二章 飞行环境及飞行原理
Ma v a
飞行器飞行速度越大，Ma 就越大， 飞行器前面的空气 就压缩得越厉害， 故马赫数的大小可作为判断空气受到压 缩程度的指标。
根据马赫数的大小，飞行器的飞 行速度可划分如下区域：
Ma<0.4, 为低速飞行； 0.4<Ma<0.85, 为亚声速飞行； 0.85<Ma<1.3, 为跨声速飞行； 1.3<Ma<5.0, 为超声速飞行；
Ma>5.0， 为高超声速飞行。
2.2 流动气体的基本规律
2.2.1 相对运动原理 实际飞行：飞机以一定速度在空气中运动。 实验研究和理论分析：飞机静止不动，空气
以相同的速度沿相反速度流过飞机表面。
上述两种情况所产生的空气动力效果相同， 如图2.1和图2-4。
相对运动原理
2.2.2 流体流动的连续性定理 当气体稳定地、连续不断地流过一个粗细不等的
密度和体积改变的性质。
5、声波与声速 声波：是一个振动的声源在介质中传播时产
生的疏密波。 声速：是指声波在介质中传播的速度，声速
的大小与传播介质有关。 空气中341m/s，水中1440m/s,由此 可知介
质的可压缩性越大，声速越小（如空气）；介质 的可压缩性越小，声速越大（如水）。
6、马赫数 马赫数：用来衡量空气的被压缩程
第二章 飞行环境及飞行原理
第2章 飞行环境及飞行原理
2.1 飞行环境 2.2 流动气体的基本规律 2.3 飞机上的空气作用及原理 2.4 高速飞行特点 2.5 飞机的飞行性能及稳定性和操作性 2.6 直升机的飞行原理 2.7 航天器飞行原理
2.1 飞行环境
2.1.1大气环境 大气：地球周围的一层气态物，是航空器唯一
民航运输地理
流，顺其飞行，增大速度，节省燃油、缩短航 行时间。
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5、山地气流 形成：气流过山时，因受阻被迫 绕山和抬升，造成气流升降。越 山后，往往又在背风坡造成乱流， 还会产生动力乱流和热力乱流。 影响： 1）迎风破，飞机受上升气流的 抬举而自动升高； 2）背风坡，受下降气流影响自 动下降，更危险，可能造成撞山 事故，也可能被带入背风坡涡旋 中，使飞机难以操控； 3）山地乱流影响也较大； 4）飞机应保持在安全高度之上。
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2.积雨云（Cb）：积雨云对飞行的影响最为严重。云 中能见度极为恶劣，飞机积冰强烈；在云中或云区都 会遇到强烈的颠簸、雷电的袭击和干扰；暴雨、冰雹、 狂风都可能危及飞行安全。因此，禁止在积雨云中或 积雨云区飞行。
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3.层积云（Sc）：云中飞行一般平稳，有时有轻颠， 可产生轻度到中度积冰。
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二、影响航行的特殊天气 雷暴
飞机颠簸与结冰 高空急流 山地气流
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1、雷暴
——强烈的对流性天气； ——伴有雷电、暴雨、冰雹和大风。 影响：
云中乱流——飞机发生严重颠簸，导致飞机 无法控制；
过冷水滴——发生积冰； 闪电——干扰无线电通讯，烧坏仪器； 冰雹——击穿飞机蒙皮等。
平流雾的形成要具备以下几个条件：
①暖湿空气与地表之间有较大的温差。
②要有适当的风向和风速（2米—7米/秒）。 ③暖湿空气的相对湿度较大。
P对age飞30行的影响比辐射雾大。
（3）上升雾——由于暖而湿的空气沿坡度上升而 温度降低形成的，一般在向风的山坡面和高地上 形成；
（4）锋面雾——由于降雨使空气湿度增大后形 成的雾，发生在冷暖空气交界的锋面附近。 •（5）混合雾 •（6）烟雾
航空航天技术概论第二章 飞行环境及飞行原理
图2-17 几种典型的后缘式襟翼
波音 727 三缝襟翼
F-14全翼展的前缘缝翼与后缘襟翼
前缘缝翼
缝翼和襟翼对升力系数的影响
图2-18 附面层控制装置
2.3.3飞机阻力的产生及减阻措施
低速飞机上阻力按其产生原因不同分为：摩擦 阻力、压差阻力、诱导阻力和干扰阻力。 1、摩擦阻力
流体可压缩性是指流体的压强改变时其密度 和体积也改变的性质。
当气流速度较小时，压强和密度变化很小， 可以不考虑大气可压缩性的影响。但当大 气流 动的速度较高时，压强和速度的变化很明 显， 就必须考虑大气可压缩性。
一般认为液体是不可压缩的，气体是可压缩的 （水和空气的压缩性不同）
4、可压缩性 气体的可压缩性是指当气体的压强改变时其
压的，即密度ρ为常数。低速气流在变截面管道 中的流动情况如图2-8所示。
低速流动特点：截面积变小，则流速变大， 压强变小；截面积变大，则流速变小，压强变大。
图2-8 低速气流在变截面管道中的流动
2.2.5 高速气流的流动特点
图2-9 超声速速气流在变截面管道中的流动 声速流动特点：截面积变小，流速变小，压 强变大；截面积变大，流速变大、压强变小。
3、粘性 粘性：一个固体在另一个固体上滑动时产
生的摩擦叫外摩擦，而同一种流体相邻流动层 间产生滑动时产生的摩擦叫内摩擦，也叫做流 体的粘性 。
大气的粘性，主要是由于气体分子作不规则运 动的结果。
图2-3 流速不同的相邻大气层
流体的粘性和温度有关，随着流体温度的升高， 气体的粘性将增加，而液体的粘性反而减小。
国际标准大气数值参见表2-1
2.1.4大气的物理性质 1、大气的状态参数和状态方程
飞机性能——飞行的大气环境
1.1飞行的大气环境1.1.1大气的基本状况飞机在大气中飞行，大气的温度、压强、密度对飞机的飞行性能有重要影响。
在不同的经度、纬度、高度（三维空间位置）、在不同的季节和时刻（时间位置），大气的温度、压强、密度会有差别，会有改变。
了解这些参数的差别和改变，对于分析飞机的飞行性能具有重要的意义。
大气的组成空气由多种气体分子组成。
按体积计算，氮气约占78%，氧气约占21%，其余为二氧化碳、水汽、氢、氩、氖、氦等气体。
大气中水汽的含量对飞机的飞行有重要影响。
大气层大气层的底界是地表，顶界没有明显的自然界限。
如果以空气密度接近于星际气体密度的高度作为顶界，高度约为2000~3000km。
沿重力方向，大气层中空气的密度、压力、温度等，差异非常显著。
通常把大气分为5层:：对流层、平流层、中间层、电离层、散逸层。
对流层高度范围：底界是地面，顶界随纬度和季节而变化。
对流层的厚度，在低纬度地区平均为16~18km，中纬度地区平均为10~12km，高纬度地区平均为8~9km。
温度变化：气温随高度的增加而降低。
气温影响对流层厚度。
夏季由于气温高，厚度要比冬季大。
每天早午晚的气温变化也同样影响对流层的厚度。
大气密度：受地球引力作用影响，对流层集中了全部大气质量的3/4和几乎全部的水汽，是天气变化最复杂的层次。
平流层高度范围：位于对流层之上，顶界扩展到50~55km。
温度分布：平流层下部常称为“同温层”。
随着高度的增加，气温保持不变（为190K）或略有升高；到20~30km以上，气温升高很快，到平流层顶，气温升至270~290K。
平流层的这种气温分布特征同它受地面影响较小和存在大量臭氧有关。
大气密度：平流层的空气稀薄，所包含的大气质量约占整个大气质量的1/4左右。
水汽：水蒸汽极少，通常没有雨、云、雾、雪、雹等天气现象。
风：空气没有上下对流，空气沿铅垂方向运动较弱，所以没有垂直方向的风，只有水平方向的风，而且风向稳定。
这是因为高空的空气稀薄，运动时摩擦力小，当大气层的空气随着地球自传时，上层的空气会出现滞后现象，这样相对地面来说，就形成水平方向的风。
飞机机电设备维修《大气层的构造》
大气层的构造大气层分为五层：对流层、平流层〔同温层〕、中间层、电离层〔热层〕和散逸层。
目前民用运输机的飞行范围仅限于对流层和平流层。
低层大气又可以划分为对流层、平流层和中间大气层。
对流层是大气最底下的、与地面直接接触的一层，从海平面起，其高度在赤道处约为16m~18m，在中纬度地区约为10m~12m，在两极约为7m~10m。
这一层不厚，但由丁其处于最下层，因此密度最大，里面所包含的空气质量几乎占整个大气层质量的75％。
在对流层内，空气有上下方向的流动，风暴、雷雨等气象变化都发生在这一层内。
对流层：对流层是大气中最低的一层，在地球中纬度地区，它的顶层距离地面11m。
由于地心引力的作用，大气全部质量的3/4和全部水蒸气都集中在这一层，所以对流层是天气变化最复杂的一层，有云、雨、雪、雹等现象。
在此高度内存在空气的水平流动和垂直流动，形成水平方向和垂直方向的阵风；其压强、密度、温度和音速均随高度的增加而降低。
一、平流层〔同温层〕：平流层位于对流层之上，顶层离地面约50m。
在平流层的下半部〔大约2021下〕，其温度不随高度而变化，常年平均值为℃。
然后随高度的增加温度开始上升，直到顶部温度上升到0℃左右。
平流层中的空气稀薄，水蒸气极少，通常没有云、雨、雪、雹等现象。
没有空气上下对流引起的垂直方向的风，只有水平方向的风，而且风向稳定。
这一层大气能见度好、气流平稳、空气阻力小，对飞行有利，现代喷气式客机多在11~12m平流层底层飞行。
二、中间层：中间层位于平流层之上，顶层离地面约80m。
这一层特点：空气十分稀薄，温度随高度的增加而下降，空气在垂直方向有强烈运动。
三、电离层：这一层在中间层之上，顶层离地面约800m。
电离层中的空气处于高度的电离状态，氮、氧分子电离成为离子和自由电子，带有很强的导电性，能吸收、反射和折射无线电波。
所以这一层对无线电通信很重要，由于空气电离放出的热量，这一层空气的温度很高并且随着高度的增加而上升。
第二章 飞机上的空气动力
➢ 进行空气动力学分析时，连续性假设在将大气看成是连续的介质，在其中任意取一个微 团都可以看成是由无数分子组成，微团表现出来的特性体现了众多分子的共同特性。
2、作用在飞机上的空气动力
流体运动的基本概念
➢ 流场：流体流动所占据的空间称为流场。 ➢ 定常流场：流场中的流体微团流过时的流动参数（速度、压力、温度、密度等）不随时间变化。在定
➢ 平流层：对流层之上，距离地面约50km； 在平流层的下半部，其温度几乎不随高度而 变化，常年平均值为 -56.5℃。平流层空气 稀薄，空气密度小。
➢ 中间层：高度在离地表 50 到 85 千米；
➢ 电离层：中间层之上，上界可达 800 千米以 上的大气层，又称为热层（由于空气电离和 太阳辐射因此温度很高）；电离层中的空气 处于高度的电离状态。
➢ 可压缩性：空气的可压缩性是指一定量的空气，在压力或温度变化时，其体积和密度发生变化的特性。在低速 飞行时，大气的压力变化一般不大，密度的变化也很小，大气的压缩性对飞行器的飞行影响很小，可以忽略大 气的压缩性，但在高速飞行时，由于速度变化引起的压力和密度的变化比较大，此时就必须考虑大气的可压缩 性。
➢ 散逸层：高度约为 2000 到 3000km，气体质 点逃脱地球引力，散逸至宇宙空间。
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●QNH和QNE之间关系的计算
例1.3 机场标高600ft， QNH 等于 1027 hPa, 请找出机场相对于国 际标准大气海平面的高度.
答案: 机场相对于ISA海平面的高度是 180 ft。
第一章 第 19 页
●过渡高度与过渡高度层
第一章 第 20 页
●过渡高度与过渡高度层
第一章 第 21 页
本章小结
飞机基本构成及功用 机翼形状 国际标准大气
第一章 第 22 页
飞行原理/CAFUC
1.2.1 大气的组成
大气主要有三种成分： 纯干空气、水蒸气以及尘埃 颗粒。纯干空气含有78%的 氮气和21%的氧气，余下的 1%由各种其他气体组成。
第一章 第 5 页
1.2.2 大气的分层
若以气温变化为基准，则可将大气分为对流层、 平流层、中间层、电离层、和散逸层等五层。
第一章 第 6 页
●大气的分层
第一章
飞机和大气的一般介绍
飞行原理/CAFUC
本章主要内容
1.1 飞机的一般介绍 1.2 飞机大气环境的一般介绍
第一章 第 2 页
飞行原理/CAFUC
1.2 飞机大气环境的一般介绍
飞行原理/CAFUC
飞机是在大气的海洋里航行的飞行器。飞机的空气 动力、发动机工作状态都与大气密切相关。
第一章 第 4 页
QNE：标准海压，指飞机距ISA海平面的垂直距离。当气压高度表小 窗内的气压设定为29.92inHg或1013.2mbar，高度表表示的值即为标 准气压高度（标准海压）。性能图表上的高度一般为标准海压高度。
QFE：场压高度，等于机场标高 或跑道入口标高的高度。 QNH：修正海压，按照场压调定 的高出海平面的高度。
Km Kft hPa
第一章 第 7 页
Kg/m3 kg/m3
温度
电离层(暖层) 中间层 平流层(同温层) 对流层
1.2.3 大气的特性
➢ 高度增加，空气密度减小。 ➢ 随着高度增加，空气压力减小。 ➢ 高度增加，气温近似线性降低（11000米对流层内）。 ➢ 空气的湿度越大，空气的密度越小。
第一章 第 8 页
例1.1：已知某机场场温20C，机场压力高度2000英尺。求：机场高 度处ISA偏差。 解： 在压力高度为2000英尺的机场处，ISA标准温度应为：T标准=15C （2C/1000ft）2000ft=11C， 而实际温度为：T实际=20C， 所以，ISA偏差即温度差为：ISA偏差= T实际T标准 =20C11C=9C， 表示为：ISA+9C
第一章 第 15 页
●场压
第一章 第 16 页
●QNH QNE QFE
第一章 第 17 页
●QNH和QNE之间关系的计算
例1.2 机场标高600ft， QNH 等于 997 hPa, 请找出机场相对于国际 标准大气海平面的高度.
答案: 机场相对于ISຫໍສະໝຸດ 海平面的高度是 1080 ft。第一章 第 18 页
1.2.4 国际标准大气
所谓国际标准大气，简称ISA，就是人为地规定 一个不变的大气环境，作为计算和试验飞机的统一 标准。
第一章 第 9 页
●国际标准大气参数
海平面高度为0，气温为288.15K、15C或59F。 海平面气压为1013.2mBar(毫巴)或1013.2hPa(百帕)或 29.92inHg(英寸汞柱)。
对流层顶高度为11km或36089ft， 对流层内标准温度递减率为，每增 加1000m温度递减6.5C，或每增 加1000ft温度递减2C。从11km到 20km之间的平流层底部气体温度 为常值。
第一章 第 10 页
●国际标准大气表
第一章 第 11 页
●ISA偏差
ISA偏差是指：某处实际温度与ISA标准温度的差值。
第一章 第 12 页
1.2.5 高度的表示
绝对高度（True Altitude） 真实高度（Absolute Altitude） 压力高度（Pressure Altitude）
第一章 第 13 页
真实高度 标高
绝对高度
压力高度
●压力高度
气压降低，压力高度增加。
第一章 第 14 页
●常用的几个压力高度